污泥厌氧消化技术因可回收甲烷等能源气体而在多种污泥处理处置方式中脱颖而出,但常规厌氧消化技术存在水解进程缓慢、停留时间长和有机物去除效率低等不足,在一定程度上限制了厌氧消化技术的进一步推广和应用。改变污泥性质,提高污泥可生化性成为解决污泥厌氧消化问题,提高污泥厌氧消化性能的重要选择。本文首先通过低温热处理和低温热碱处理两种预处理技术对不同浓度的污泥进行处理,考察预处理前后污泥特性变化和污泥预处理对污泥在中温条件下厌氧消化性能的影响;然后通过一系列实验筛选出与常规高温热处理具有相当溶胞效果的低温热碱预处理参数,并在相同中温条件下进行厌氧消化处理,考察其厌氧消化性能的差异性,结论如下:不同浓度的污泥经预处理后,有机物不断被释放和溶解,其含量降低,液相中溶解性有机物含量增多,且含量最多的有机物向分子质量减小的方向偏移,氨氮和碱度的含量变化也侧面反映了预处理技术对大分子降解过程的促进作用,预处理效果:热碱处理>热处理。热处理作用不仅增大了原泥中本身含有的乙酸、丙酸、丁酸的含量,同时产生了异丁酸、异戊酸和戊酸;热碱作用中碱的存在,对乙酸和丙酸等小分子有机酸的增强作用尤为突出,此外预处理作用使污泥流动性增强。不同预处理后污泥和原泥的连续厌氧消化试验结果表明:随着污泥浓度的增加,3种不同污泥系统的pH值、碱度值、氨氮和挥发性有机酸(VFA)含量均出现不同程度的增加,但均在系统可控范围内波动变化,不会对厌氧消化系统产生抑制作用。预处理技术的应用和污泥浓度的提高除可有效提高污泥内有机物的去除效率外,还可显著提高厌氧消化系统的生物气产量和甲烷产量,且热碱处理>热处理>原泥。微生物群落结构分析表明:随着时间的延长,不同预处理后污泥不断补入,系统内优势群落表现出较大的差异性,但与厌氧消化相关的微生物含量得到了较大的提高。本文还探讨了不同预处理方式对污泥有机物的影响,并筛选出与高温热处理(160°C)具有相当溶胞效果的低温热碱预处理参数:60°C,pH=12.00。经高温热碱处理(160°C,pH=12.00)、高温热处理(160°C)和低温热碱(60°C,pH=12.00)处理的污泥在37±1°C条件下的厌氧消化试验结果表明:高温热碱处理>高温热处理≈低温热碱处理。微生物群落结构分析表明,由于补入污泥的差异,3种污泥系统内微生物群落结构存在较大的差异性,但与产甲烷相关的微生物含量显著增加。污泥预处理能耗分析表明:低温热碱预处理技术替代高温热处理技术具有较高的经济效益,污泥低温热碱处理能耗为39.54 kJ/d远低于高温热处理所需的105.84 kJ/d。